Что такое цемент: производство, что входит в состав, свойства

Цемент – это строительный материал, который представлен в виде измельченного порошка, полученного на основе клинкера. В его составе могут содержаться модифицирующие компоненты и наполнители.

Сухая смесь имеет однородную массу серого оттенка. Если разбавить ее водой, то получается масса, по консистенции схожая с пастой. Такой состав очень легко наносит на различные шероховатые поверхности.

Когда цемент застывает, то возникает прочное соединение, показатели плотности которого не уступают плотности камня. Тем более что для получения искусственного камня используют именно цемент.

Цемент для стяжки пола марка и технические характеристики указаны в статье.

Основные характеристики цемента

Строительные материалы, в том числе и цемент, чаще всего проверяют на соответствие следующим характеристикам:

• Прочность. Для проверки данной характеристики потребуется изготовить бетонный цилиндр, который впоследствии подвергают испытаниям на сжатие. Длительность воздействия на образец &mdsah; не менее 28 дней. Именно этот срок требуется для полного набора прочности материалу. После проверки и сравнения показателей в МПа, можно установить марку данного цемента, которые обозначаются: М200, М300, М400, М500, М600;

• Стойкость материала к воздействию коррозии. Находясь во влажной среде, бетонные конструкции, не обработанные специальными составами, подвергаются коррозии. Для устранения этого процесса рекомендуется использовать специальные добавки при формировании раствора для бетонирования. Тоже касается защиты от воздействия активных веществ и различной бытовой химии. Для работы в агрессивных средах и при повышенной влажности разработана специальная марка – пуццолановый цемент;
• Морозоустойчивость. Данная характеристика определяется в циклах заморозки и разморозки материала, при которых он способен сохранять свои изначальные свойства. При замерзании влаги в порах и микротрещинах бетонного основания происходит расширение, что влияет на качество бетона и приводит к его разрушению. Для усиления структуры бетона, необходимо использовать специальные присадки, которые позволяют бетону выдерживать резкие температурные перепады. Также присадки используются для организации работы в зимнее время;
• Водопотребность. Выражается в процентах по отношению к общему объему раствора требуемой пластичности. Максимальное значение водопотребности в портландцементе составляет 28%. Следует понимать, что смесь, которой требуется минимальное количество воды, дает более прочный и надежный бетон, а раствор, насыщенный водой, дает пористую структуру бетона, что характеризуется более низкой прочностью;
• Срок схватывания. Данный показатель важен для организации работ. Он не должен быть слишком длительным или коротким, чтобы не нарушать процесс выполнения заливки основания или кладки. Данная характеристика регулируется количеством гипса в сухой смеси. Если объем гипса выше – схватывание происходит быстрее, если ниже – медленнее. Оптимально процесс вставания цемента происходит в течение 10 часов, а начало схватывания находится в пределах 40-50 минут.

Состав, из которого производят цемент

Часть людей работающих в сфере строительства не знают, из чего делается цемент.

Состав цемента может быть различным в зависимости от марки и предназначения.

Однако вне зависимости от вида цемента, то есть рецепта, использованного при его производстве, основой для него служат два компонента – известняк с добавлением глины.

Количество известняка в три раза превышает количество глины. Такие пропорции необходимы для получения качественного клинкера, являющегося полуфабрикатом для производства цемента.

Теперь можно назвать основные компоненты состава, чтобы каждому было ясно, из чего делают цемент:

• клинкер, основа конечной продукции, определяющая её характеристики прочности. Используется в виде гранул диаметром до 60 мм. Его термообработка выполняется при температуре, доходящей до 1500°. При плавлении клинкера образуется масса, для которой характерно высокое содержание кремнезёма и кальциевого диоксида;
• данные компоненты влияют на эксплуатационные характеристики конечного продукта. Перед обжигом гранулы клинкера измельчаются до пылеобразного состояния;
• гипс, определяющий скорость затвердевания цемента. В базовых рецептах предусмотрено добавление в состав чистого гипса до 6 % от общего количества компонентов;

• специальные добавки (пластификаторы, морозостойкие присадки, жидкое мыло и т.д.), усиливающие свойства, уже имеющиеся у продукции, или же придающие ей специальные характеристики, способные расширить область применения цемента.

Виды цемента

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал различается по группам. Каждый вид обладает особыми техническими характеристиками.

Сегодня производится множество видов цемента

На основании материала изготовления выделяют группы:

• известковый;
• мергелистый;
• глинистый. Рекомендуется внесение вспомогательных компонентов цемента, боксита и шлака для повышения водонепроницаемости, огне- и морозоустойчивости.

Преимущественно производство цемента включает соединения карбона и глины, но в отдельных видах выполняется внесение искусственных веществ (шлаков, отходов металлургии и химического производства) и естественных компонентов (глинозема).

Цемент делят на следующие виды:

• портландцемент. Отличается высокой скоростью затвердевания, включает 10–15 % минеральных веществ. В основу портландцемента закладывается гипс и клинкер, которые проходят обжиг при температуре 1500 °С. Его активно используют в современном строительстве благодаря способности создавать монолитные конструкции при смешивании с водой;
• шлакопортландцемент. В составе присутствуют те же компоненты, а также доменные шлаки;
• гидравлический;
• напрягающий – быстро схватывается и застывает;
• тампонажный. Применяется для создания бетонных конструкций в сфере газо- и нефтедобычи;
• декоративный, отличается белым цветом;
• сульфатостойкий. Главные отличия сводятся к низкой скорости застывания и высокой устойчивости к минусовым температурам.

Пропорции для вибролитья

Специалисты рекомендуют для самостоятельного вибролитья тротуарной плитки в домашних условиях следующее соотношение компонентов:

• М250/В20 – 1 ведро цемента, 2 песка, 3,5 ведер щебня, выход бетона составит 4,2 ведра;
• М300/В22,5 – 1 ведро цемента, 1,7 песка, 3,2 щебня, выход продукта равен 4 ведрам;
• М350/В25 – 1 ведро цемента, 1,5 песка, 2,8 щебня, выход составляет 3,5 ведра товарного бетона;
• М400/В30 – ведро цемента и столько же песка, 2,5 ведер щебня, выход составляет 3 ведра бетона.

Смесь можно сделать более качественной, если вместо объемных единиц измерения использовать массовые. Взвесить сырье для замешивания малых объемов не составит труда, на 10 кг цемента потребуется:

• В20 – 39 кг щебня и 21 кг песка;
• В22,5 – 37 кг щебня и 19 кг песка;
• В25 – 27 кг щебня и 16 кг песка;
• В30 – 26 кг щебня и 12 кг песка.

Помимо товарного бетона, в котором обязательно присутствует крупный заполнитель — щебень, фигурные элементы мощения ФЭМ могут отливаться из пескобетона. В этом случае применяется стандартное соотношение 1/3 цемента и песка, соответственно. Количество воды и сухого пигмента вычисляется в зависимости от веса цемента:

• вода – 4 л на 10 л ведро вяжущего;
• колер – 3 – 5% от массы цемента.

Совет! Некоторые натуральные пигменты способны связать до 25% жидкости, распределенной в бетонной смеси. В этом случае допускается увеличение В/Ц до 0,6 – 0,7 единиц.

Для серой тротуарной плитки

Пропорции бетона указаны выше для обычного бетона без красителя и люминесцентных добавок. Перед тем, как сделать замес, необходимо учесть следующие нюансы:

• регион эксплуатации – влияет на проектную морозостойкость фигурных элементов мощения;
• грунтовые условия и климат – при высоком УГВ, обильных осадках и повышенной влажности следует снизить В/Ц и ввести специальные добавки для повышения водонепроницаемости бетона;
• технология изготовления – при вибролитье поверхность плитки гладкая, лучше использовать песок с различным размером частиц, для шероховатой поверхности, вибропрессованной брусчатки больше подходит песок крупной фракции.

Литье серой плитки.

В отличие от технологий монолитного строительства, где глубинный вибратор можно заменить ручным штыкованием бетона внутри опалубки, изготовление элементов мощения собственными силами в домашних условиях невозможно без вибростола, хотя бы даже и самодельного. Вибрированием решаются две задачи:

• равномерное заполнение полимерной формы жесткой смесью с низким водоцементным соотношением;
• удаление воздуха из бетона для снижения пористости и создания прочной мелкозернистой структуры, обладающей низкой гидрофобностью.

Важно! Для платформы вибростола необходима малая амплитуда 1 – 1,5 мм и высокая частота вибраций, повышающая подвижность смеси и способствующая выводу пузырьков воздуха.

Для цветных фигурных элементов мощения

Тротуарную плитку можно окрашивать при изготовлении слоями или в массе. Первый способ дешевле, но сложнее в реализации собственными силами:

• для тротуарной плитки своими руками изготавливается две порции бетона – 2/3 от всего объема обычного серого товарного, 1/3 интенсивно окрашенного пигментами;
• внутрь формы укладывается цветной бетон слоем 1/3 от общей высоты;
• вибродвигатель включается на 20 секунд;
• затем форма наполняется бетоном, но уже обычным, доверху;
• находится на вибростоле еще 40 секунд;
• оборачивается полиэтиленом и удаляется на сушку.

Цветной бетон для ФЭМ.

При окрашивании в массе колер добавляется в смесь внутри бетономешалки. Плитка получается бледнее, зато даже при интенсивном истирании отдельных участков сохраняется дизайн садовой дорожки.

Этапы производства цемента

Изготовление цемента следует разделить на два основных этапа: получение клинкера и помол составляющих. Клинкер — смесь природного характера, обычно она изготавливается из извести (около 75%) и глины (около 25%). Компоненты прошли обжиг в специальных печах под воздействием высокой температуры. Возможен вариант замены глины на другие компоненты природного происхождения, например, трепел или доломит.

В природе можно найти уже готовый клинкер, который не нуждается в обжиге. Это мергель — горная порода. Но материала в природе настолько мало, что производители отдают предпочтение искусственно сделанного клинкеру.

Второй этап заключается в тщательном перемешивании составляющих клинкера в особых емкостях. Затем смесь проходит продолжительный обжиг в печах, что дает возможность компонентам вступить во взаимосвязь друг с другом. В результате глина и известь образуют небольшие шарики, величиной с грецкий орех. Затем компоненты смешиваются снова и измельчаются.

Этапы производства

Особенности производства предусматривают изготовление цемента различными методами, что сказывается на особенностях применяемого сырья. Это обусловлено расположением цементного производства, спецификой применяемого оборудования, спросом на определённые марки продукции.

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

• мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
• сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
• комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.